CN101939048A - 用于从肺动脉递送神经刺激的系统 - Google Patents

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Abstract

多种可植入医疗装置实施方案从肺动脉内刺激自主神经靶位，并且包括至少一个电极，电源，连接到所述电源的神经刺激器，和锚定结构。神经刺激器被配置为生成神经刺激信号，以通过所述至少一个电极递送至神经刺激靶位。锚定结构被配置为长期地和稳固地将神经刺激器、电源和至少一个电极植入在肺动脉内。锚定结构、神经刺激器、电源和至少一个电极被配置为通过肺动脉瓣植入至肺动脉内。在多种实施方案中，神经刺激器被配置为当长期植入在肺动脉内时工作以实施神经刺激方案，而不需要经过肺动脉瓣的导线连接。

Description

用于从肺动脉递送神经刺激的系统
优先权要求
在此要求于2007年12月12日申请的美国专利申请系列号61/013,211的优先权权益，该申请通过引用合并于此。
技术领域
本申请总体上涉及医疗装置，并且更具体地，涉及用于从肺动脉内刺激自主靶位，诸如肺动脉压力感受器的系统、装置和方法。
背景技术
高度交感紧张，也称为自主神经失调，是许多心脏疾病的特征，尤其是在心力衰竭(HF)和急性心肌梗死(AMI)中。β-阻滞剂是抗衡增加的交感神经活动的主要药物。自主系统控制身体的生理活动，并且自主紧张的失调与许多疾病和病症相关。迷走神经刺激是抗衡自主神经失调的一种电生理方式。
神经刺激已经是许多研究的主题并且已经被建议用于治疗睡眠障碍、胃肠活动、进食障碍、肥胖症、厌食症、胃肠道功能紊乱、高血压、昏迷、和癫痫。副交感神经的电刺激可激发压力感受器反射，诱导交感神经活动减少并且通过减小血管阻力而降低血压。压力感受器反射自然地始于受体。迷走神经传入纤维，例如，支配并介导压力感受器反射。副交感神经刺激抵消交感神经活动，从而进一步减慢心率和降低血压。在充血性心力衰竭(CHF)患者中，患者的交感紧张增加并且儿茶酚胺增加。增加的交感紧张和儿茶酚胺可导致增加心脏氧耗量，心脏肥大(重塑)，使心力衰竭恶化，和导致心脏性猝死。迷走神经刺激可对抗交感紧张，并且可防止心脏性猝死。迷走神经刺激对抗与CHF相关的高度交感紧张，导致心率减慢，需氧量下降，舒张期延长，和室性心律失常的发生率减小。交感紧张的减小减弱了心脏的兴奋性，从而减少了心律失常。用神经刺激调节交感神经和副交感神经系统已经显示具有积极的临床益处，诸如避免心肌进一步重塑和心肌梗死后对致命性心律失常的倾向。
概述
各种可植入医疗装置实施方案从肺动脉内刺激自主神经靶位，并且包括至少一个电极，电源，连接到所述电源的神经刺激器，和锚定结构。神经刺激器被配置为生成用于通过所述至少一个电极递送至神经刺激靶位的神经刺激信号。锚定结构被配置为长期地和稳固地将神经刺激器、电源和至少一个电极植入在肺动脉内。锚定结构、神经刺激器、电源和至少一个电极被配置为通过肺动脉瓣植入至肺动脉内。
各种系统实施方案刺激肺动脉中的压力感受器，并且包括用于传感至少一个生理参数的设备；至少一个肺动脉装置，其被配置为通过肺动脉瓣递送，并且完全地植入在肺动脉中；和用于响应于传感到的生理参数实施神经刺激治疗的设备。所述肺动脉装置包括用于为所述至少一个肺动脉装置提供电能的电源，用于从肺动脉内刺激自主神经靶位的设备，和用于长期地和稳固地将所述至少一个肺动脉装置植入在肺动脉内的设备。
根据各种方法实施方案，传感到至少一个生理参数，并且使用被长期植入在肺动脉内的神经刺激器刺激神经靶位。刺激所述神经靶位包括当所述神经刺激器被长期地植入在肺动脉内而不使用经过肺动脉瓣的导线连接时响应于传感到的生理参数实施神经刺激治疗。根据各种方法实施方案，传感到至少一个生理参数，并且使用被长期植入在肺动脉内的神经刺激器刺激神经靶位。刺激所述神经靶位包括当所述神经刺激器被长期地植入在肺动脉内时响应于传感到的生理参数实施神经刺激治疗。实施神经刺激治疗包括传感至少两种指示自主健康的生理参数，所述生理参数可用作用于递送神经刺激的控制输入。所述至少两种参数对所述自主健康的变化具有不同的时间响应，使得第一生理参数提供比第二生理参数更急促的自主健康的指示。实施所述神经刺激治疗包括使用所述至少两种生理参数生成综合指数，包括至少部分地基于所述至少两种生理参数的每一参数的时间响应对每一生理参数进行加权，以及使用所述综合指数来控制所述神经刺激的递送。
本概述是本申请的一些教导的综述，且并非是对本发明主题的排他性或穷尽性论述。关于本发明主题的进一步详情可见详述和附带的权利要求。在阅读和理解下面的详述并且观察形成其一部分的附图后，对于本领域熟练的技术人员而言其它方面是显而易见的，详述和附图的每一个都不应被认为具有限制性意义。本发明的范围由附带的权利要求及其等价形式限定。
附图简述
图1图示了左和右肺动脉以及左和右迷走神经的生理学。
图2图示了植入在肺动脉内的肺动脉(PA)装置的实施方案。
图3图示了包括可植入心律管理(CRM)装置和植入在肺动脉内的PA装置的系统。
图4-8图示了一些PA装置实施方案。
图9-11图示了，例如PA装置的一些变体。
图12A-12D图示了将(多个)电极定位在左和/右肺动脉中的PA装置的多种实施方案。
图13是长期植入的PA装置的一个实施方案的框图。
图14图示了包括可植入行星和卫星PA装置的网络，图示为左PA装置和右PA装置。
图15图示了根据多种实施方案，包括可植入医疗装置(IMD)和PA装置的系统。
图16图示了根据多种实施方案，包括可植入CRM装置和PA装置的系统。
图17图示了具有右PA装置和右心室导线的实施方案。
图18图示了具有右PA装置和左PA装置并且具有右心室导线的实施方案。
图19图示了能够提供心房除颤治疗与迷走神经刺激相结合的实施方案。
图20图示了能够提供心脏再同步治疗(CRT)与迷走神经刺激相结合的实施方案。
图21图示了根据多种实施方案的PA装置。
图22图示了根据多种实施方案，具有神经刺激(NS)部件和CRM部件的IMD。
图23显示了根据多种实施方案，基于微处理器的可植入装置的实施方案的系统框图。
图24是图示外置系统的实施方案的框图。
图25图示了使用具有不同时间响应的参数的综合指数实施神经刺激方案的系统实施方案。
图26图示了使用肺动脉压、心律、阻抗和其他参数的综合指数实施神经刺激方案的系统实施方案。
图27图示了用于确定用来启动神经刺激治疗的阈值的方法。
图28图示了确定在实施神经刺激方案中使用的综合指数的方法。
图29和30图示了用于加权参数，包括PA压力、阻抗和心率，从而确定在实施神经刺激方案中使用的综合指数的方法。
详述
下面对本发明主题的详细描述参考附图，附图通过图示显示了可以实施本发明主题的具体方面和实施方案。对这些实施方案进行充分详细地说明使得本领域专业技术人员能够实施本发明主题。在不背离本发明主题的范围的前提下，可以利用其它实施方案，并且可以作出结构、逻辑、和电学改变。在本公开书中提到“一个(an)”、“一个(one)”或“各个(various)”实施方案不一定是指同一实施方案，并且此提法考虑一个以上的实施方案。因此，下面的详述不应被视为具有限制性意义，并且其范围仅由附带的权利要求以及此权利要求有权请求的法律等同形式的全部范围来限定。
肺动脉在其左支和右支，以及左支和右支之间的其分叉区中有压力传感器。当这些肺动脉压力感受器，本文中称为PA压力感受器被刺激时迷走神经传入活动增加。当PA压力感受器兴奋时，它们发送抑制性信号至下丘脑中的心血管中心，其依次地减少交感神经输出并增加迷走神经输出。在生理状况下，PA压力是对PA压力感受器的主要刺激。PA压力感受器响应于刺激(例如，电刺激或刺激神经靶位的其他方法)，使得刺激PA压力感受器以减少交感神经输出并增加迷走神经输出可模拟β-阻滞剂效应。
各种医疗装置实施方案检测病理生理状况，诸如可使用一个或多个传感器检测，并且经PA压力感受器递送迷走神经刺激。一些装置实施方案使用肺动脉压传感器，在本文中称为PA压传感器。代替PA压力感受器的刺激或除PA压力感受器的刺激以外，其他自主神经靶位，诸如迷走神经的一些分支经过肺动脉，并且可从肺动脉内使用跨血管刺激来靶向。
一个装置实施方案被配置为通过使该装置通过肺动脉瓣而被长期地植入在肺动脉内，并且其包括PA压传感器和至少一个电极(一对或多对电极或用于单极刺激的电极)，可经皮下植入的可植入控制装置，实施合适的算法以分析潜在的病理状况并且对检测到的病理状况递送适当模式的神经刺激治疗的控制系统，和锚定系统。下面提供对各装置部件的简要描述。
PA装置的一个实施方案，包括用作PA装置的锚定装置的可自扩张金属网结构，所述实施方案本文中用来识别被配置为稳固地放置在肺动脉(包括左和右肺动脉以及左和右肺区之间的分叉区)内的长期可植入装置。所述金属网结构使用合适的材料诸如钛镍合金(TiNi)来形成。所述金属结构可具有一对或多对用于电刺激的电极或其本身可以是电极。根据一些实施方案，使用可扩张球囊将PA装置锚定在肺动脉内，所述球囊当膨胀时能够基本上不阻塞血流。例如，管状球囊可被配置用于以动态可调的直径进行血管内放置。所述管状球囊可包括形成流体通路之间的管腔的开放空间，在此流体通路允许所述球囊膨胀和缩小，并且所述开放空间在所述球囊放置在血管中后能够基本上不阻塞该血管中的血流。另一球囊实施方案包括多叶球囊，该球囊在各叶之间具有空间，其在所述球囊放置在血管中后能够基本上不阻塞该血管中的血流。非阻塞性球囊的实例在于2007年5月14日申请的题目为使用容量感受器刺激来调节血容量的方法和装置(Method and Apparatus for Regulating Blood Volume Using Volume Receptor Stimulation)的申请系列号No.11/748,171中举例说明，所述申请整体地通过引用合并于此。PA装置可经静脉植入并且锚定在右肺支和/或左肺支中。PA装置具有至少一个电极。
一些PA装置实施方案包括外壳模块，其包含PA压传感器、刺激电路、遥测电路和电源。根据其他的实施方案，PA压传感器和起搏电路的每一个均具有其自身的外壳模块。此外，PA装置可以仅为起搏装置，并且传感系统可以是独立式(stand alone)可植入系统。
根据多种实施方案，PA压传感器是功率高效的，基于微电子机械系统(MEMS)的电容压力传感器，其中特定用途集成电路(ASIC)提供模拟和数字功能以获得传感器输入并且使用其作为控制电极刺激的反馈。基于直接数字合成(DDS)的信号发生算法可用来生成特形函数脉冲(special shape function pulse)。
通过使PA装置从右心室通过肺动脉瓣并且进入肺动脉而将PA装置长期地植入在肺动脉内。PA装置在不存在经由肺动脉和右心室之间的肺动脉瓣延伸而长期放置的导线的条件下，在肺动脉内工作。如此，预期肺动脉瓣的功能(例如，其在右心室和肺动脉之间形成封闭的能力)不会受到长期植入的PA装置的影响。
各种PA装置实施方案使用传感电极检测心率，并且各种PA装置实施方案从传感到的PA压中求取心率。一些PA装置实施方案从位于肺动脉外部的装置，诸如可植入心律管理(CRM)装置获得心率信息。
控制系统可以是植入在肺动脉中的装置的一部分(例如，与PA装置集成在一起)，或可以是肺动脉外部的装置。遥测电路和换能器可用来与外置/内置装置诸如植入的ICD、无线传感器或发信机通信，并且根据编程的方案递送神经刺激治疗。通信技术可以是射频，声音等。在一些实施方案中，控制系统包括在植入在肺动脉外的可植入装置(例如，CRM device)中。PA模块具有遥测系统，并且控制装置与PA模块一起无线地工作。控制装置控制神经刺激递送，从传感器接收测量值，并且处理信号。控制装置命令可以包括，作为实例而非限制，启动和停止神经刺激，神经刺激脉冲串的次数或长度，神经刺激的频率，刺激信号的工作循环(duty cycle)和治疗持续时间。控制装置可通过其在肺动脉外部的传感器和/或使用PA装置的(多个)传感器监测生理响应。生理响应可用来修改神经刺激的配置。
当PA装置仅为起搏装置时，其可与具有传感器的肺动脉外部的控制装置一起使用，所述传感器诸如阻抗，压力，心音，呼吸，流量/速率，和/或化学传感器。控制装置分析传感器数据并且发出命令使PA装置根据神经刺激方案递送神经刺激。
根据多种实施方案，PA装置由可再充电电池提供电能。多种实施方案使用锂电池。可再充电电池在一个完整包装或独立包装中连接到传感器和/或起搏模块。电池可使用电感、射频或声学再充电技术进行再充电。
PA装置可用来刺激心力衰竭患者中的压力感受器。当心力衰竭恶化时，PA压增加。增加的PA压触发PA装置递送PA压力感受器刺激治疗，其依次地激活迷走神经输出。心力衰竭的特征是自主神经失调，特别是交感紧张增加。PA压力感受器刺激和迷走神经激活抵消了激活的交感紧张。另一临床应用是在缺血性发作期间，尤其是在心肌梗死(MI)中刺激PA压力感受器。在MI期间均衡的自主神经活动可明显地降低其死亡率。PA压力感受器刺激还可用于高血压治疗中。
各种系统实施方案包括具有压力感受器刺激器的PA装置，所述装置被配置为从肺动脉内刺激压力感受器，并且进一步包括能够监测病理状况和/或对压力感受器刺激的生理反馈的传感器，以及被配置为使用所述传感器和所述压力感受器刺激器实施治疗方案的控制器。一些实施方案将传感器与PA装置集成在一起。一些实施方案长期地将传感器植入在肺动脉中作为与包括压力传感器刺激器的PA装置独立的装置。一些实施方案提供肺动脉外部的传感，诸如可通过可植入CRM装置或其他可植入装置来进行。
根据多种实施方案，控制器适于分析指示一种或多种病理状况的一个或多个信号，对检测到的一种或多种病理状况确定一种或多种合适的治疗，并且设置用于激活治疗的(多个)传感器阈值。指示(多种)病理状况的信号可用来确定传感器的基线。测量值可间断地或周期性(例如，每天)地获取并且显示趋势(例如，每周或每月的趋势)。治疗可包括由急性事件触发的治疗，并且可包括根据编程的计划表递送的长期递送治疗。传感器阈值可以根据经验设置。PA压阈值可以是基线，偏离基线压力的绝对值(mmHg)，或偏离基线压力的百分比。心率阈值可以包括上限和下限。阻抗阈值可以是基线，偏离阻抗基线的绝对值，或偏离阻抗基线的百分比。呼吸阈值可以是基线，偏离基线的绝对值，或偏离基线的百分比。压力感受器反射敏感性阈值(BRS)可以包括上限和下限。BRS阈值可以包括基线，偏离基线的绝对值，或偏离基线的百分比。BRS的指标可以是针对收缩血压标绘的RR区间的斜率，其中阈值表示置信区间。在题目为使用压力感受器反射分析评价自主神经活动(Assessing Autonomic Activity Using Baroreflex Analysis)的US 20070161912中讨论了BRS，该申请通过引用整体地合并于此。心音阈值可以是检测到出现S3心音，并且缺血阈值可以是检测到的缺血事件。
为了利于读者的阅读，下面提供了生理学和治疗的简要讨论。本公开书继续讨论各种系统、装置和方法实施方案。
生理学
自主神经系统(ANS)调节“不随意”器官，而随意(骨骼)肌的收缩受躯体运动神经的控制。不随意器官的实例包括呼吸和消化器官，并且还包括血管和心脏。通常，ANS以不随意的、反射性的方式发挥作用，例如，来调节腺体，调节皮肤、眼、胃、肠和膀胱中的肌肉，并且调节心肌和血管周围的肌肉。
ANS包括交感神经系统和副交感神经系统。交感神经系统与应激和对紧急事件的“或战或逃反应(fight or flight response)”有关。除其他作用外，“或战或逃反应”增加血压和心率，从而增加骨骼肌血流，并且抑制消化活动，从而提供用于“战斗或逃避”的能量。副交感神经系统与松弛和“休息和消化反应”相关，除其他作用外，“休息和消化反应”降低血压和心率，并且促进消化活动以保存能量。ANS维持正常的体内功能，并且与躯体神经系统一起发挥作用。
当交感神经活动增加或副交感神经活动减少时，心率和力量增加，并且当交感神经活动减少或副交感神经活动增加时，心率和力量减小。传入神经向神经中枢传送冲动。传出神经从神经中枢向外传送冲动。
交感和副交感神经系统具有除心率和血压之外的生理效应。例如，增加的交感紧张扩张瞳孔，减少唾液和粘液产生，松弛支气管肌肉，减少胃的不随意收缩(蠕动)的连续波和胃的运动性，增加肝脏对糖原向葡萄糖的转化，减少肾脏的尿分泌，并且松弛膀胱壁并闭合膀胱括约肌；并且增加的副交感紧张收缩瞳孔，增加唾液和粘液产生，收缩支气管肌肉，增加胃和大肠中的分泌和运动性，增加小肠中的消化活动，增加尿分泌，以及收缩膀胱壁并松弛膀胱括约肌。与交感和副交感神经系统相关的功能有许多并且可以彼此复杂地结合。本主题的实施方案刺激在肺动脉内起压力感受器(压力感受器反射响应的天然输入)作用的特定神经末梢以模拟PA压力感受器对PA压的生理响应。
压力感受器反射是由刺激压力感受器触发的反射。压力感受器反射途径包括压力感受器和脑干之间的传入途径(例如，迷走神经或其分支中的传入纤维)，以及从脑干至血管舒缩中枢(控制血管舒张/血管收缩的肌肉和神经)的传出途径(例如，迷走神经或其分支内的传出纤维)。压力感受器传感压力变化，因为其对由来自内部的增加的压力所引起的壁的拉伸敏感。压力感受器作为趋于减少该压力的中枢反射机制的受体起作用。压力感受器天然地受到内部压力和动脉壁拉伸的刺激。刺激压力感受器抑制交感神经活动(刺激副交感神经系统)，并且通过降低外周血管阻力和心脏收缩性而减小全身动脉压力。本主题的实施方案通过刺激PA压力感受器调制迷走神经活动。迷走神经调制可用来治疗各种心血管病症，包括但不限于心力衰竭、MI后重塑和高血压。这些病症在下面简要地描述。
心力衰竭是指其中心脏功能引起低于正常的心输出量的临床综合征，上述心输出量可降低至足以满足组织代谢需求的水平之下。心力衰竭本身可表现为由伴行静脉和肺充血引起的充血性心力衰竭(CHF)。心力衰竭可以由各种病因诸如缺血性心脏病、高血压和糖尿病引起。
高血压是心脏病和其它相关的心脏并存病的原因。当血管收缩时发生高血压。结果，心脏更剧烈地工作以维持在较高血压下的流动，这样会引起心力衰竭。高血压通常涉及很高的血压，诸如全身动脉血压的暂时地或持续地升高到可能诱发心血管损害或其它不良后果的水平。高血压已被定义为高于120mmHg的收缩压或高于80mmHg的舒张压。未控制的高血压的后果包括但不限于，视网膜血管病和中风、左心室肥大和衰竭、心肌梗死、壁间动脉瘤和肾血管病。
心脏重塑指心室的复杂重塑过程，其涉及结构、生化、神经激素和电生理因素，可在MI或减少心输出量的其他病因之后发生。心室重塑由所谓的后向性衰竭所引起的用于增加心输出量的生理代偿机制触发，后向性衰竭增加心室的舒张充盈压并且由此增加所谓的前负荷(即，在舒张期结束时心室内的血量使心室伸展的程度)。在收缩期期间，前负荷的增加引起搏出量增加，即称为Prank-Starling原理的现象。然而，当心室由于增加的前负荷而伸展一段时间时，心室变为扩张。在给定的收缩压下，心室体积的扩大引起心室壁应力增加。连同由心室所引起的增加的压力-体积功，这对心室心肌肥大起刺激作用。扩张的不利之处是强加在正常的、残留心肌上的额外工作负荷，并且增加管壁张力(Laplace定律)，其代表了对肥大的刺激。如果肥大不足以与增加的张力相匹配，则接着发生恶性循环，引起进一步和进行性的扩张。当心脏开始扩张时，传入压力感受器和心肺受体信号发送到血管舒缩中枢神经系统控制中心，以激素分泌和交感神经放电作为响应。血液动力学、交感神经系统和激素改变(诸如存在或不存在血管紧张素转化酶(ACE)活性)的组合最终解释了参与心室重塑的细胞结构中的有害改变。引起肥大的持续应力诱发心肌细胞的凋亡(即，程序性细胞死亡)并最终导致壁变薄，这引起心脏功能的进一步恶化。因此，尽管心室扩张和肥大最初可能是代偿性的并且增加心输出量，但该过程最终导致收缩功能障碍和舒张功能障碍。已经表明心室重塑的程度与MI后和心力衰竭患者的死亡率增加正相关。
治疗
本主题涉及用于通过PA压力感受器的刺激或通过靠近肺动脉的自主神经靶位(例如，经过肺动脉的迷走神经分支)的经血管刺激来提供迷走神经刺激的系统、装置和方法。
图1图示了左和右肺动脉以及左和右迷走神经的生理学。肺动脉包括受迷走神经支配的压力感受器。此外，迷走神经的各个分支经过肺动脉。左迷走神经101紧靠锁骨下动脉102延伸。各条神经围绕主动脉弓103延伸。迷走神经101也经过动脉韧带104延伸。肺前丛105与左肺动脉106交叉。右迷走神经107经过锁骨下动脉108延伸。心脏神经109经过气管111附近的头臂干110延伸。心脏神经109还经过奇静脉弓113延伸至右肺动脉114。左迷走神经101的下部115和右迷走神经107的下部116出现在图1的下部。因此，许多迷走神经靶位可在肺动脉内被靶向，包括PA压力感受器和一些迷走神经分支。
神经刺激治疗
迷走神经刺激是神经刺激治疗的实例。迷走神经治疗的实例包括用于血压控制诸如治疗高血压，用于心律管理，用于心肌梗死和缺血，用于心力衰竭，用于条件反射(conditioning)的神经刺激。迷走神经刺激已经被建议用于许多其他的治疗诸如治疗疼痛、癫痫和进食障碍。在此列举其他神经刺激治疗并不是穷尽的列举。已经建议使用电、声、超声、光和磁疗法来提供神经刺激。
一个治疗实施方案涉及使用通过刺激肺动脉压力感受器或靠近肺动脉的迷走神经靶位的迷走神经刺激来防止和/或治疗心室重塑。自主神经系统的活动至少部分地是作为MI的结果而发生或由于心力衰竭而发生的心室重塑的原因。已经证明使用例如，ACE抑制剂或β-阻滞剂通过药物干预可影响重塑。然而，药物治疗有副作用的风险，并且它也难以以精确的方式调节药物的效应。本发明主题的实施方案采用电刺激方式来调节自主活动，称为抗重塑治疗(ART)。当与心室再同步起搏协同递送时，也称为重塑控制治疗(RCT)，所述自主活动的调节可协同地发挥作用来逆转或防止心脏重塑。一个神经刺激治疗实施方案涉及通过使用经由刺激肺动脉压力感受器或靠近肺动脉的迷走神经靶位的迷走神经刺激来刺激压力感受器反射持续以足以降低高血压的持续时段来治疗高血压。
心肌刺激治疗
各种神经刺激治疗可与各种心肌刺激治疗结合。治疗的结合可具有协同效应。多种治疗可彼此同步化，并且可在各治疗之间共享传感数据。例如，心率和经胸阻抗可从CRM装置提供至PA神经刺激装置。心肌刺激治疗使用对心肌的电刺激提供心脏治疗。下面提供心肌刺激治疗的一些实例。
起搏器是用定时起搏脉冲使心脏起搏的装置，最普遍地用于治疗心室率过低的心动过缓。如果正确地运行，起搏器能弥补心脏不能以适当的节律使自身起搏的功能不全，以便通过强制执行最小的心率来满足代谢需求。还已经开发了在心动周期期间影响心腔收缩的方式和程度以便促进血液的有效泵送的可植入装置。当腔以协调的方式收缩时，心脏的泵送更有效，此结果通常是由心房和心室内的特殊传导通路所提供的，该通路能使兴奋(即，去极化)在整个心肌内迅速地传导。这些通路将兴奋性冲动从窦房结传导至心房肌，传导至房室结，并且由此传导至心室肌以产生两个心房和两个心室的协调收缩。这既使各腔的肌纤维的收缩同步化也使各心房或心室与对侧心房或心室的收缩同步化。若没有由正常发挥作用的特殊传导通路所提供的同步化，心脏的泵送效率极大地降低。这些传导通路和其它心室间或心室内传导缺陷的病理学可能是心力衰竭的诱发因素，心力衰竭是指其中心功能的异常引起心输出量降低至足以满足外周组织的代谢需求的水平以下的临床综合征。为了处理这些问题，已经开发了向一个或多个心腔提供适当定时的电刺激以试图改善心房和/或心室收缩的协同性的可植入心脏装置，此称CRT。心室再同步能用于治疗心力衰竭，因为尽管不直接影响收缩力，但再同步可导致心室更协调的收缩，具有改善的泵送效率和增加的心输出量。目前，常见形式的CRT同时地或以特定的两心室偏移间期相间隔，并就固有心房收缩的检测或心房起搏的递送而言在特定的心房-心室延迟间期后，对两个心室施加刺激脉冲。
CRT可以有益于减少可在MI后和心力衰竭患者中发生的不利的心室重塑。据推测，此有益效果的发生是当应用CRT时，在心脏泵送周期期间由心室所经历的壁应力分布改变的结果。心脏肌纤维在其收缩之前被拉伸的程度称为前负荷，并且肌纤维的最大张力和缩短速率随着前负荷的增加而增加。当心肌区的收缩相对于其它区域较晚时，这些相对区域的收缩拉伸较晚收缩的区域并且增加前负荷。当收缩时施加于心肌纤维上的张力或应力的程度称为后负荷。因为当血液泵出到主动脉和肺动脉中时，心室内的压力从舒张值迅速地升高到收缩值，因此由于兴奋性刺激冲动而首先收缩的心室部分进行此过程要对抗的后负荷比收缩较晚的心室部分低。因此，收缩晚于其它区域的心肌区域要经历增高的前负荷和后负荷两者。与心力衰竭和由MI引起的心室功能障碍相关的心室传导延迟经常产生这种情况。对晚激活的心肌区域的壁应力增加是最可能的心室重塑的触发因素。通过以可产生更协调的收缩的方式对在梗死区域附近的心室中的一个或多个位点进行起搏，CRT提供心肌区域的预兴奋，否则这些心肌区域将在收缩期期间较晚被激活并且经受增高的壁应力。重塑区域相对于其它区域的预兴奋使该区域解除机械应力，并且能够发生重塑的逆转或防止重塑发生。心律转变法，即与QRS复合波(complex)同步地递送给心脏的电击，和除颤，即不与QRS复合波同步地递送的电击，可用来终止大多数快速性心律失常。电击通过同时将心肌去极化并使其进入无反应状态来终止快速性心律失常。称为可植入心律转变除颤器(ICD)的一类CRM装置当检测到快速性心律失常时通过向心脏递送冲击脉冲来提供此类治疗。另一类用于心动过速的电治疗是抗心动过速起搏(ATP)。在心室ATP中，使用一次或多次起搏脉冲来竞争性地起搏心室，以试图打断引起心动过速的折返回路。现代的ICD一般具有ATP性能，并且当检测到快速性心律失常时递送ATP治疗或冲击脉冲。
系统、装置和方法
图2图示了植入在肺动脉218内的PA装置217的实施方案。图示的PA装置包括结构219，该结构起(多个)电极和关于肺动脉内装置的锚定结构的作用；被配置为提供传感和控制功能的模块220；和可再充电电池221。一些PA装置实施方案提供传感PA压的能力。可再充电电池是可使用用于传输电能的无线设备再充电的。例如，PA装置可具有合适的换能器以接收超声或射频能量，并且将该能量转变为电荷。根据一些实施方案，图示的PA装置具有神经刺激治疗的自主控制。
图3图示了一个系统，其包括可植入CRM装置322和植入在肺动脉318内的PA装置317。图示的CRM装置包括罐323，和相关的CRM导线324，所述导线324具有用来传感和刺激心肌的合适的电极。如箭头325所图示，PA装置317和罐323能够无线地通信。因此，在图示的实施方案中，在CRM装置的罐323内可对PA装置317进行至少一些神经刺激控制。此外，各种传感到的参数(例如，心率，呼吸，ECG测量值，阻抗)和/或检测到的事件(例如，心律失常，心肌梗死)可作为用于使用PA装置进行的神经刺激治疗的输入起作用。
根据一些实施方案，使用可扩张球囊将PA装置锚定在肺动脉内，所述球囊当膨胀时能够基本上不阻塞血流。非阻塞性球囊的实例在于2007年5月14日申请的题目为使用容量感受器刺激来调节血容量的方法和装置(Method and Apparatus for Regulating Blood Volume Using Volume Receptor Stimulation)的申请系列号No.11/748,171中举例说明，所述申请整体地通过引用合并于此。
图4-8图示了一些PA装置实施方案。图4图示了以放置在肺动脉418内的支架形式的长期植入的PA装置417，其中该装置包括封装的电子平台。除了防止再狭窄的机械功能以外，由于该电子平台上包含的电路，或微型系统，该支架能够执行智能功能。长期植入的装置消除了与侵入性外科手术相关的问题，因为该装置很小，并且能够通过导管放置，例如，经过生物系统的血管网络放置在适当的位置中。图5图示了包括封装的电子平台526的以支架形式长期植入的PA装置517的一个实施方案。图6图示了包括两个封装的电子平台626的以支架形式长期植入的PA装置617的一个实施方案。可根据需要加入附加的电子平台。所述装置的一个实施方案包括至少一个专用电连接器，其连接两个或多个电子平台。所述装置的一个实施方案使用与支架结构绝缘的一股网线627来连接两个或多个电子平台。
长期植入装置的一个实施方案的支架样结构包括至少两个由绝缘体分开的传导部。一个传导部作为阳极起作用，且另一个作为阴极起作用。根据长期植入装置的多种实施方案使用这些传导部来提供电治疗(例如，神经刺激)，接收电能传送，和/或接收和传输通信传输。图7图示了长期植入PA装置717的一个实施方案，该装置具有圆柱形或放射状定向的阳极728和阴极729。图8图示了长期植入PA装置817的一个实施方案，该装置具有纵向定向的阳极828和阴极829。根据多种实施方案，这些分体式支架(split stent)样结构由支架形成。根据需要将支架切割以形成或分隔放射状定向的阳极和阴极或纵向定向的阳极和阴极。阳极和阴极使用绝缘材料730或830重组在一起。
图9-11图示了，例如，PA装置的一些变体。图9图示了PA装置917，其具有锚919，构建在该锚上的电极931，被配置为使用电极931传感PA压和控制神经刺激(例如，压力感受器刺激)的模块932。图10图示了PA装置1017，其具有锚1019，构建在该锚上的电极1031，肺动脉压传感器1032和相关电路，和被配置为控制起搏和传感功能的独立模块1033。图11图示了PA装置1117，其具有锚1119，构建在该锚上的电极1131，和被配置为控制起搏并接收来自肺动脉内部或肺动脉外部的另一装置的传感信息的模块1134。
图12A-12D图示了PA装置的多种实施方案，它们将(多个)电极定位在左和/或右肺动脉内。各种数量的电极可定位在各肺动脉内。另外地，可使用各种类型的电极，包括在从PA装置延伸的系链(tether)上的尖端电极和环状电极，诸如可在提供抗心动过速功能的实施方案中用于除颤电击的线圈电极，以及可扩张支架样电极。一些装置被配置为提供双极刺激(例如，环和电极之间的刺激向量)，且一些装置被配置为提供单极刺激(例如，导线上的电极和另一导线上的另一电极或导电外壳之间的刺激向量)。各种PA装置实施方案被预成型为适当地邻接肺动脉壁并且被动地使其中的导线固定。也可使用主动式固定。
图12A图示了PA装置1217R，其适于通过肺动脉瓣传送并且进入至右肺动脉1218R中。在一些实施方案中，电极中的至少一个被配置并且定位以诱发右迷走神经的去极化；和在一些实施方案中，电极中的至少一个被配置并且定位以捕获右肺动脉中的压力感受器。图12B图示了PA装置1217L，其适于通过肺动脉瓣传送并且进入至左肺动脉2118L中。在一些实施方案中，电极中的至少一个被配置并且定位以诱发左迷走神经的去极化；和在至少一些实施方案中，电极中的至少一个被配置并且定位以捕获左肺动脉中的压力感受器。
多种实施方案靶向右和/或左肺动脉中的压力感受器。多种实施方案靶向右迷走神经分支、左迷走神经分支或右和左迷走神经分支的组合。左和右迷走神经分支支配心脏的不同区域，并且因此当被刺激时提供不同的结果。根据现有的知识，右迷走神经似乎支配心脏的右侧，包括右心房和右心室，且左迷走神经似乎支配心脏的左侧，包括左心房和左心室。右迷走神经的刺激具有更多的变时性作用，因为窦房结位于心脏的右侧。因此，多种实施方案选择性地刺激右迷走神经和/或左迷走神经以选择性地控制心脏的右侧和/或左侧上的收缩性、兴奋性和炎症应答。
图12C和12D图示了第一PA装置1217R，其适于通过肺动脉瓣传送并且固定在右肺动脉1218R内，并且还图示了第二PA装置1217L，其适于通过肺动脉瓣传送并且固定在右肺动脉1218L内。该装置不需要通过肺动脉瓣延伸的导线连接来工作。图12C中的装置彼此无线地通信。传感和治疗信息可在装置间共享。一些实施方案使用一个装置用于电治疗，和使用另一装置用于传感。如图12D中所图示的，这些装置通过导线连接彼此通信(例如，在装置之间延伸的系链)。
图13是长期植入PA装置1335的一个实施方案的框图。根据图示的实施方案，装置1335包括电源/通信电路1336，控制电路1337，神经刺激电路1338和传感电路1339。神经刺激电路作为提供治疗的电路起作用，该电路运行以提供所需的治疗，诸如提供神经刺激治疗以治疗高血压、缺血、心力衰竭或心律失常。在一个实施方案中，传感电路运行以传感PA压，并且在一些实施方案中传感心率或从传感到的PA压推导出心率。
图示的电源和通信电路1336包括可再充电电池，其能够使用超声信号或使用其他无线电能传送技术来再充电。电源和通信电路1336合并在一个框中以说明它们能够被集成在一起。控制器监测，控制或监测和控制任一或所有部件的功能。根据多种实施方案，控制器适于触发传感电路，刺激电路，或传感和刺激电路。根据一个实施方案，控制器用于通过控制电源电路(power circuitry)和其他系统部件之间的功率通量来管理系统功率。控制器能够控制任一系统部件的运转，并且能够提供系统时钟用于电子定时和功能性。控制器可以是状态机。图示的装置包括存储器1340，其可存储指令和传感数据。控制器电路能够使用硬件、软件以及硬件和软件的组合来实现。例如，根据多种实施方案，控制器电路包括处理器以执行嵌入在存储器中的用于执行与神经刺激治疗相关的功能的指令。神经刺激电路用来通过一个或多个刺激电极将电刺激脉冲施加于所需的神经靶位，诸如肺动脉内的压力感受器位点。在多种实施方案中，至少一个电极使用系链连接至神经刺激电路使得神经刺激电路通过所述系链和电极施加电刺激。在多种实施方案中，至少一个电极与装置的外壳(或支架样或球囊样锚定结构)集成在一起，或以其他的方式形成在装置的外壳(或支架样或球囊样锚定结构)上，使得神经刺激电路通过所述外壳上的电极施加电刺激。传感器电路可用来提供对神经刺激的反馈。例如，传感电路可以用来检测和处理ANS神经活动，血压或心率。根据多种实施方案，刺激电路包括设置下列脉冲特征的任一或两种或多种的任意组合的模块：刺激脉冲的振幅，刺激脉冲的频率，脉冲的工作循环，神经刺激治疗的每个周期的持续时间，神经刺激脉冲串的持续时间，以及脉冲的波形态。波形态的实例包括方波、三角波、正弦波以及带有所需谐波分量以模拟白噪声诸如指示天然存在的压力感受器反射刺激的波。
各种PA装置实施方案包括监测肺动脉内血压变化的压力传感器。因此，传感器监测神经刺激的作用。在多种实施方案中，例如，MEMS技术用来传感血压。一些传感器实施方案基于膜的移位来测定血压。刺激器和传感器功能可被整合在一起，即使刺激器和传感器位于分开的装置中。
压力传感器的实例包括电容膜和压电式传感器。根据多种实施方案，电容膜传感器用来测量压力，以推导流量，推导速率，监测心输出量，监测血液动力学稳定性，并且监测电机械分离(EMD)。在心电异常和冠状血管异常之间存在相关性。然而，有可能的是，电功能出现正常而机械功能异常，或机械功能正常但电功能出现异常。EMD辨别其中生物系统的电功能和机械功能彼此不一致或不相符合的状况。
因此，本主题的多种实施方案提供了一种PA装置，其基于，至少部分地基于来自肺动脉内压力传感器的局部反馈而自动地调节对PA压力感受器的神经刺激。此局部传感改进了反馈控制。根据多种实施方案，该装置监测肺动脉压参数诸如平均压力，收缩压，舒张压等。例如，当平均肺动脉压增加或保持在高于可编程的目标压力时，该装置以增加的速率刺激压力感受器反射以降低血压和控制高血压。当平均肺动脉压朝向目标压力减小时，该装置通过减少压力感受器反射的刺激而响应。在多种实施方案中，算法考虑当前的代谢状态(心脏需求)并且相应地调整神经刺激。
根据一个实施方案，由该装置提供的传感器功能能够提供连续的血管内测量，诸如血压，血流和血管尺寸。根据多种实施方案，传感器用来测量压力，并且可用来推导流量，推导速率，监测心输出量，监测血液动力学稳定性，监测EMD并且测量心脏的收缩强度。
PA装置可作为卫星合并入卫星-行星配置中。图14图示了包括可植入行星1441和卫星PA装置1442的网络，PA装置1442图示为左PA装置和右PA装置。所述行星能够例如，使用遥测术无线地与各个卫星通信，即，不需要直接电连接。所述行星各自地对各个卫星发出命令以提供传感功能和/或治疗功能。所述卫星可自动地发挥功能并与所述行星通信。在多种实施方案中此通信由所述行星和/或由所述卫星启动。在图示的实施方案中，编程器1443与行星无线通信，后者依次地与卫星无线通信。在一些实施方案中，编程器能够与至少一个卫星直接无线通信。一些实施方案适于感应通信。
图15图示了根据多种实施方案，包括IMD1544和PA装置1545的系统。IMD1544的多种实施方案包括仅NS功能，并且多种实施方案包括NS和CRM功能的组合。IMD 1544和PA装置1545能够无线地通信数据和指令。根据多种实施方案，IMD 1544使用定位在肺动脉中的PA装置1545刺激肺动脉内的压力感受器。在图示的实施例中，IMD包括无线ECG电极1546(不必须如图所示排列)，其可用来检测心脏信号。
图16图示了根据多种实施方案，包括CRM装置1644和PA装置1645的系统。通信可在PA装置和CRM装置之间。在多种实施方案中，此通信允许装置之一基于从其他装置接收到的数据递送更适当的治疗(即，更适当的神经刺激治疗或CRM治疗)。一些实施方案提供请求式(on-demand)通信。图示的PA装置和CRM装置能够彼此无线通信。编程器能够与NS和CRM装置的至少一个无线通信。例如，多种实施方案使用遥测线圈以彼此无线通信数据和指令。在其他实施方案中，通过超声设备来通信数据和/或能量。(多个)PA装置能够用来以足以刺激PA压力感受器和/或激发邻近的自主神经去极化的强度经血管地刺激在解剖学上位于左肺动脉和右肺动脉邻近的被靶定的副交感神经，并且还能够用来例如，递送左心房和右心房起搏脉冲。在一些CRT应用中可提供所述心房起搏。
根据多种实施方案，所述装置被设计为传感不应期，并且在不应期期间在肺动脉内递送来自一个或多个电极的神经刺激以避免非故意地捕获心肌组织并诱发心律失常诸如心房纤颤或心室纤颤。副交感神经系统的有髓迷走神经纤维比心肌组织的有髓迷走神经纤维低得多。因此当刺激这些有髓迷走神经纤维时，可在缺少心肌刺激的情况下施加副交感神经刺激。
图17图示了具有右PA装置1747和右心室导线1748的实施方案。图示的IMD 1749与右PA装置1747无线通信，并且能够执行右心房起搏和传感并控制使用右PA装置1747上的(多个)电极对肺动脉压力感受器和/或右迷走神经靶标的神经刺激。在一些实施方案中，可从右PA装置上相同的(多个)电极传感心房事件。神经刺激可与传感到的P波同步化以避免在神经刺激期间非故意地捕获右心房。一些右PA装置实施方案使用被专门地配置和定位以刺激肺动脉压力感受器和/或右迷走神经的神经靶标的(多个)电极，以及使用被专门地配置和定位以捕获右心房组织的(多个)电极。一些实施方案控制信号参数，诸如刺激信号的振幅和频率，以控制刺激信号是否将神经通路去极化和/或捕获心房组织。图示的IMD的应用包括迷走神经调制，其具有使迷走神经调制与和起搏或固有心房事件相关的不应期同步化的能力以避免由迷走神经调制引起的非故意性心房捕获。
图18图示了具有右PA装置1847R和左PA装置1847L并且具有右心室导线1848的实施方案。图示的IMD 1849与PA装置无线通信以控制神经刺激(例如，压力感受器刺激)。在一些实施方案中，图示的IMD 1849能够使用PA装置执行双心房起搏。除了从肺动脉刺激神经靶位(压力感受器或迷走神经分支)以外，一些PA装置实施方案还能够使用右和/或左肺动脉中的(多个)电极传感心房事件，和/或使用右和/或左肺动脉中的(多个)电极起搏或除颤心房组织。可从相同的(多个)电极传感心房事件。神经刺激可基于传感到的P波定时以避免非故意地捕获心房组织。一些实施方案使用被专门地配置和定位以刺激神经靶位的(多个)电极和被专门地配置和定位以捕获心房组织的(多个)电极。一些实施方案控制信号参数，诸如刺激信号的振幅和频率，以控制刺激信号是否将神经通路去极化和/或捕获心房组织。
图19图示了能够提供与迷走神经刺激整合在一起的心房除颤治疗的实施方案。图示的系统包括右心室导线1948，和冠状窦导线1950，右PA装置1947R和左PA装置1947L。图示的IMD 1949能够使用各种配置提供心房冲击(atrial shock)，并且还能够从肺动脉内刺激神经靶位，诸如肺动脉压力感受器。刺激心脏迷走神经的潜在益处包括减少心肌梗死后的炎症应答，并且减小用于除颤的电刺激阈值。例如，当传感到心动过速时，施加迷走神经刺激，然后施加除颤电击。迷走神经刺激使得能以较少的能量施加除颤电击。图示的右心室导线1948是心内双极导线，其具有为了与心脏的右心室建立电接触而排列的电极。这些电极允许双极传感右心室内的心室激动。图示的导线1948通过上腔静脉传送至右心房中，然后传送至右心室中。图示的冠状窦导线1950是心房冲击导线，通常包括第一或尖端电极和第二或近端电极。附加的电极可合并在导线1950上。所述电极可用于通过提供各种潜在的电极配置来放置导线，所述电极配置用于提供所需的传感和刺激功能。冠状窦导线1950是柔性的并且被排列为向下穿过上腔静脉，进入至右心房中，进入至冠状窦口中，并且前进至心脏左侧附近的心脏冠状窦通道中，使得第一或尖端电极在邻近左心室并在左心房下的冠状窦内或在邻近左心室并在左心房下的心大静脉内的冠状窦通道内。电极间隔分开，使得当第一电极如上所述定位时，第二电极在右心房内。冠状窦导线1950上的电极能够提供双极传感心房中的心脏活动，并且进一步能够向心房递送除颤或心律转变法电能。除颤能还可施加在IMD1949的罐或外壳与右心室导线1948和冠状窦导线1950上的其他(多个)电极之间。PA装置1947R和1947L可与冠状窦导线1950和右心室导线1948一起使用。PA装置的电极可定位并配置以提供对肺动脉压力感受器和/或特定的迷走神经通路的靶向刺激，以用于传感左心房和/或右心房活动，和/或以用于捕获右心房和/或左心房组织。PA装置1947R和1947L上的电极可与IMD1949上的导电外壳一起或与其他导线诸如冠状窦导线1950上的其他电极一起使用，以提供所需的传感、起搏和冲击向量。PA装置可不依赖于冠状窦导线和右心室导线而使用。PA装置上的电极可以使用其他的电极根据适当的传感、起搏和冲击向量提供迷走神经刺激。
图20图示了能够提供与迷走神经刺激整合在一起的CRT的实施方案图示的实施方案包括通过冠状窦延伸的左心室导线2051，右心室导线2048，和右心房导线2052。图示的系统还包括左PA装置2047L和右PA装置2047R。图示的左心室导线2051通过冠状窦传送，并且进一步推进至分支静脉中。图示装置的多种实施方案能够提供迷走神经刺激，以及双心室起搏和/或双心房起搏以提供再同步治疗。一些实施方案使用右肺动脉和左肺动脉中的电极提供双心房起搏。由双心房起搏提供的同步化可减少房性心动过速和心房纤颤负荷，诸如折返性心动过速。
图21图示了根据多种实施方案的PA装置2152。图示的装置提供了神经刺激信号，以递送至预定的神经靶位(肺动脉压力感受器和/或邻近肺动脉经过的迷走神经分支)，从而使用诱发的神经刺激响应提供治疗。图示的装置包括控制器电路2153和存储器2154。控制器电路能够使用硬件、软件以及硬件和软件的组合来实现。例如，根据多种实施方案，控制器电路包括处理器以执行嵌入在存储器中的指令，从而执行与神经刺激治疗相关的功能。图示的装置进一步包括收发器2155和相关电路，以用于与编程器或另一外置或内置装置通信。多多种实施方案具有无线通信性能。例如，一些收发器实施方案使用遥测线圈来与编程器或另一外置或内置装置进行无线通信。
图示的装置进一步包括治疗递送系统2156，诸如神经刺激电路以刺激压力感受器和激发压力感受器响应。图示的装置还包括传感器电路2157。传感器电路可用来检测对确定心脏病症或提供治疗的反馈有用的(多个)参数。一些实施方案使用适合检测神经交通(nerve traffic)的传感器电路。可传感其他生理参数，诸如心率、呼吸和血压。PA装置实施方案包括PA压传感器。根据多种实施方案，神经刺激电路用来将电刺激脉冲施加于所需的神经靶位，诸如通过定位在预定的(多个)位置处的一个或多个刺激电极2158。一些实施方案使用换能器来提供其他类型的能量，诸如超声、光或磁能。控制器电路可使用存储器中的治疗时间表控制治疗，或可将存储器中存储的传感到的(多个)生理响应的一个(或多个)目标范围与传感到的(多个)生理响应相比较以适当地调节神经刺激/抑制的强度。(多个)目标范围是可编程的。
根据使用神经刺激的多种实施方案，刺激电路适于设定或调节刺激特性的任意一种或其任意组合。神经刺激治疗的强度可通过调节一种或多种刺激特性来调节。刺激特性的实例包括刺激信号的振幅、频率、极性和波形态。波形态的实例包括方波、三角波、正弦波以及带有所需谐波分量的波。神经刺激电路的一些实施方案适于产生具有预定振幅、形态、脉冲宽度和极性的刺激信号，并进一步适于对来自控制器的控制信号发生响应以改变振幅、波形态、脉冲宽度和极性中的至少一种。神经刺激电路的一些实施方案适于产生具有预定频率的刺激信号，并进一步适于对来自控制器的控制信号发生响应以改变刺激信号的频率。
控制器可被编程以控制由刺激电路根据刺激指令，诸如存储在存储器中的刺激时间表而递送的神经刺激。神经刺激可以刺激短脉冲群(burst)的方式递送，刺激短脉冲群是一连串预定频率的刺激脉冲。刺激短脉冲群可由短脉冲群持续期和短脉冲群间隔来表征。短脉冲群持续期是短脉冲群持续的时间长度。短脉冲群间隔可通过连续脉冲的开始之间的时间来确定。短脉冲群的编程模式可包括短脉冲群持续期和短脉冲群间隔的任意组合。具有一种短脉冲群持续期和短脉冲群间隔的简单短脉冲群模式可周期性地以编程的时段持续进行，或可遵照更复杂的时间表。短脉冲群的编程模式可更为复杂，由多种短脉冲群持续期和短脉冲群间隔顺序组成。短脉冲群的编程模式可由工作循环来表征，工作循环是指保持神经刺激开态一段固定时间和保持神经刺激关态一段固定时间的重复循环。
根据一些实施方案，控制器通过启动刺激信号的每个脉冲来控制由刺激电路生成的神经刺激。在一些实施方案中，控制器电路启动刺激信号脉冲串，其中刺激信号通过以预定的频率和短脉冲群持续期生成一连串脉冲来响应来自控制器的命令。脉冲串的预定的频率和短脉冲群持续期可以被编程。脉冲串中的脉冲模式可以是具有一种短脉冲群持续期和短脉冲群间隔的简单短脉冲群模式，或可遵照具有多种短脉冲群持续期和短脉冲群间隔的复杂短脉冲群模式。在一些实施方案中，控制器控制刺激电路以启动神经刺激期并终止该神经刺激期。在控制器的控制下的神经刺激期的短脉冲群持续期可被编程。控制器还可响应于中断信号而终止神经刺激期，诸如该中断信号可通过一种或多种传感到的参数或确定需要停止神经刺激的任何其他状况来生成。
图示装置包括时钟或计时器2159，其可用来执行可编程的刺激时间表。长期神经刺激治疗，诸如用于心力衰竭治疗，可被编程从而在特定时间(例如，夜晚)进行。例如，如果病理状况及其严重性使得治疗可以等到直到对患者更方便的时间进行，则该装置可被编程使得当检测到该病理状况时能够对该病理状况进行治疗，并且在只要能够进行治疗时根据编程的时间表(例如，一天的特定时间)来递送该治疗。刺激期可在第一编程时间时开始，并且可在第二编程时间时结束。多种实施方案基于由用户触发的信号来起始和/或终止刺激期。多种实施方案使用传感到的数据来启动和/或中止刺激期。因此，例如，时钟可用来提供治疗的启动条件。通过另一实施例，两种或多种条件可一起发挥作用来启动治疗。
根据多种实施方案，时间表指当递送神经刺激治疗时的时间间隔或时段。时间表可由开始时间和结束时间，或开始时间和持续时间来定义。各种装置实施方案根据编程的时间表来施加治疗，所述时间表除检测到的需要进行神经刺激治疗的病理状况以外还依照启动条件，诸如患者休息或睡眠、低心率水平、每天的时刻等的情况而定。治疗时间表也可规定如何递送刺激，诸如在整个确定的治疗时段内以该脉冲频率持续递送(例如，以5Hz脉冲频率递送2分钟)，或在治疗递送时段期间根据规定的工作循环(例如，以5Hz脉冲频率每分钟递送10秒，进行2分钟)来递送。如这些实施例所示，治疗时间表与工作循环是有区别的。
图22图示说明根据多种实施方案的具有NS部件2261和CRM部件2262的IMD2260。图示装置包括控制器2263和存储器2264。根据多种实施方案，控制器包括硬件、软件、或硬件和软件的组合以执行神经刺激和CRM功能。例如，在本公开内容中讨论的编程治疗应用能够被存储为嵌入在存储器中并由处理器执行的计算机可读指令。例如，(多个)治疗时间表和可编程参数可存储在存储器中。根据多种实施方案，控制器包括处理器以执行嵌入在存储器中的指令，从而执行神经刺激和CRM功能。图示的神经刺激治疗可包括被确定适于特定病理状况、以及病理状况的各种组合的预定神经刺激治疗。例如，预定神经刺激治疗可包括用于高血压的适当治疗、用于缺血的适当治疗、以及用于高血压和缺血的组合的适当治疗。多种实施方案包括CRM治疗，诸如心动过缓起搏、抗心动过速治疗诸如ATP、除颤和心律转变法，以及CRT。
CRM治疗部2262包括在控制器的控制下使用一个或多个电极刺激心脏和/或传感心脏信号的部件。图示的CRM治疗部包括用于通过电极提供电信号以刺激心脏的脉冲发生器2265，并进一步包括传感电路2266以检测和处理传感的心脏信号。接口2267被大体地图示用于在控制器2263、脉冲发生器2265和传感电路2266之间通信。三个电极被图示作为用于提供CRM治疗的实施例。然而，本发明主题不限于特定数目的电极位点。每个电极可包括其自身的脉冲发生器和传感电路。然而，本发明主题不限于此。脉冲发生和传感功能可多路复用以与多个电极一起发挥作用。
NS治疗部2261包括在控制器的控制下，用于控制神经刺激靶位的刺激和/或传感与神经活动相关的参数或神经活动的替代指标诸如心率、血压和呼吸的部件。传感电路2268用于检测和处理来自传感器的信号，上述传感器诸如神经活动、心率、血压、呼吸、阻抗等的传感器。接口2269大体上被图示用于在控制器2263和传感电路2268之间通信。神经刺激治疗部包括模块2270，以与(多个)PA装置2271无线通信，该模块包括刺激电路以将神经刺激递送至PA压力感受器或其他使用PA装置可接近的自主神经靶位。图示装置还包括时钟/计时器2272，其可用来根据编程的刺激方案和/或时间表来递送编程的治疗。图示装置还包括收发器2273和相关电路，以用于与编程器或另一外置或内置装置通信。多种实施方案包括遥测线圈。
图23显示根据多种实施方案的基于微处理器的可植入装置的实施方案的系统图。该装置的控制器是微处理器2374，微处理器2374经双向数据总线与存储器2375通信。控制器可使用状态机类型的设计通过其他类型的逻辑电路(例如，分立部件或可编程的逻辑阵列)来实现。用于本文中时，术语“电路”应该是指离散逻辑电路或微处理器的程序设计。附图中显示了传感和起搏通道的三个实施例，标注为“A”至“C”，它们包括具有环电极2376A-C和尖端电极2377A-C的双极导线、传感放大器2378A-C、脉冲发生器2379A-C和通道接口2380A-C。因此各通道包括由与电极连接的脉冲发生器组成的起搏通道和由与电极连接的传感放大器组成的传感通道。通道接口2380A-C与微处理器2374双向通信，并且各接口可包括用于将来自传感放大器的传感信号输入数字化的模数转换器和可由微处理器写入的寄存器，以便输出起搏脉冲、改变起搏脉冲振幅并对传感放大器调节增益和阈值。当由特定通道生成的电描记图信号(即，由电极所传感的表示心电活动的电压)超过规定的检测阈值时，起搏器的传感电路检测腔感知，即心房感知或心室感知。在特定起搏模式中使用的起搏算法采用此感知来触发或抑制起搏。固有心房和/或心室率可分别通过测量心房和心室感知之间的时间间隔来测量，并用来检测房性和室性快速心律失常。
各双极导线的电极经导线内的导体连接至由微处理器控制的开关网络(switching network)2381。开关网络用来将电极转换到传感放大器的输入以便检测固有心脏活动，和转换到脉冲发生器的输出以便递送起搏脉冲。开关网络还能使该装置使用导线的环电极和尖端电极两者以双极模式，或仅使用导线中的一个电极并以装置外壳(罐)2382或另一导线上的电极用作接地电极以单极模式进行传感或起搏。冲击脉冲发生器2383也连接至控制器用于在检测到可电击的快速心律失常时经一对冲击电极2384和2385递送除颤电击。图示装置包括模块2386，该模块与微处理器2374连接以与PA装置2387无线通信。微处理器控制由PA装置递送的神经刺激。
附图图示了与微处理器连接的遥测接口2388，该遥测接口可用来与外置装置通信。图示的微处理器2377能够执行神经刺激治疗程序和心肌(CRM)刺激程序。NS治疗程序的实例包括高血压、缺血、MI后和心力衰竭重塑治疗。心肌治疗程序的实例包括心动过缓起搏治疗、抗心动过速休克治疗诸如心律转变法或除颤治疗、ATP和CRT。
图24是图示外置系统2489的实施方案的框图。在一些实施方案中，外置系统包括编程器。在图示的实施方案中，外置系统包括患者管理系统。如图所示，外置系统是包括外置装置2490、远程通信网络2491、和远程装置2492的患者管理系统。外置装置2490置于IMD附近，并且包括外置遥测系统2493以与IMD通信。(多个)远程装置2492位于一个或多个远程地点并与外置装置2490通过网络2491通信，由此使医生或其他陪护员能够从远处的地点监测和治疗患者，和/或允许从一个或多个远程地点访问多种治疗资源。图示的远程装置2492包括用户接口2494。根据多种实施方案，外置装置包括编程器或其他装置诸如计算机、个人数据助理或电话。在多种实施方案中，外置装置2490包括适于通过适当的通信通道彼此通信的两个装置，作为举例而非限制，诸如计算机和蓝牙功能便携装置(例如，个人数字助理，电话)。
可使用高级患者管理(APM)系统来使患者和/或医生能够调节(多个)参数以避免观察到或传感到的适应性，或调整治疗强度。输入可由计算机、编程器、手机、个人数字助理等来提供。患者可使用普通电话、移动电话或互联网来呼叫呼叫中心。可通过中继器通信。在应答中，呼叫中心(例如，呼叫中心中的服务器)可自动地向该装置发送信息以调整或滴定治疗。呼叫中心可将事件通知患者的主治医生。装置询问可被自动触发。装置询问的结果可用来确定应该是否和如何调整和/或滴定治疗以改善瞬时反应。服务器可使用装置询问的结果自动地调整和/或滴定治疗。医务人员可回顾该装置询问的结果，并且通过远程服务器对该装置进行编程以提供所需的治疗调整和/或滴定。服务器可将该装置询问的结果传送给患者的主治医生，该医生可提供输入或指导，以用于调整和/或滴定治疗。
图25图示了使用具有不同时间响应的参数的综合指数实施神经刺激方案的系统实施方案。如2595处所图示，许多参数被传感，包括参数A，B和C。这些传感的参数的每一个都与对自主健康变化(例如，自主平衡的变化)的时间响应相关。在图示的实施方案中，参数A对自主健康变化的响应比参数B或C更急促。综合指数生成器2596接收这些参数的值，诸如传感到的测量值或基于传感到的测量值导出的值，并且根据预定的算法生成综合指数，所述算法至少部分地根据所述参数对自主健康变化的时间响应对所述参数进行加权。控制器2597基于所述综合指数确定所需的神经刺激强度，并且向神经刺激电路2598发出指令，从而适当地调节神经刺激强度。例如，可调节神经刺激脉冲串的振幅、频率或持续时间，从而调节神经刺激强度。
图26图示了使用肺动脉压、心率、阻抗和其他参数的综合指数实施神经刺激方案的系统实施方案。图示的实施方案类似于图25。图26图示了肺动脉压、心率和阻抗是具有不同时间响应的传感参数。心率具有相对快的响应，压力具有比心率慢的响应，阻抗具有比压力慢的响应。例如，胸阻抗可用来检测肺水肿，其是代偿失调的一个指标。阻抗还可测量心脏收缩性的变化。这些参数可提供关于患者的急性和慢性自主健康的有用信息。
图27图示了确定用来起始神经刺激治疗的阈值的方法。如在2701处图示，传感器系统，诸如PA压传感器或多传感器系统，用来传感(多个)生理参数。如在2702处所图示，该系统采集数据，并且将该数据编辑为指数，并且将该指数与该指数的一个或多个阈值进行比较，如在2703处所图示。所述阈值可以是起始神经刺激治疗时的阈值。所述阈值可以是调节神经刺激时的阈值。在图示的实施方案中，如果在2704处超过该阈值，则在2705处起始神经刺激治疗。(多个)传感器监测对神经刺激的生理响应。如果响应是正性的，如在2706处确定，则继续监测(多个)参数，并且按照编程的刺激时间表继续进行神经刺激，如在2707处所图示。如果响应不是正性的，如在2706处确定，则修改神经刺激的一个或多个参数(振幅、频率、工作循环、脉冲串持续时间等)，如在2708处所图示，直至在2709处检测到正响应或直至计数器期满，如在2710处所图示。
图28图示了确定在实施神经刺激方案中使用的综合指数的方法。图示的附图表示监测的参数对自主健康变化具有不同的响应时间。数据编辑确定各参数的变化，然后至少部分地基于所述参数对自主平衡变化的时间响应将各参数变化加权。使用加权的参数变化生成综合指数。例如，一些实施方案可对快速响应的参数变化提供比缓慢响应的参数变化更多的权重，一些实施方案可对缓慢响应的参数变化提供比快速响应的参数变化更多的权重。参数可基于由医生所指定或由除对自主平衡变化的时间响应以外的算法确定的重要性或关联性来加权。
图29和30图示了加权参数以确定在实施神经刺激方案中使用的综合指数的方法，所述参数包括PA压，阻抗和心率。这些附图图示了在图28中图示的方法的具体实施例。在这些附图中，A％大于或等于B％，B％大于或等于C％，C％大于或等于D％。如图29中所图示，给予肺动脉压变化的权重多于心率变化。如图30中所图示，给予减小的心率变化(快速响应)的权重多于给予增加的阻抗变化(缓慢响应)的。例如，可使用图29中图示的方法来生成综合指数以确定是否开始神经刺激治疗。例如，可使用图30中图示的方法来检测神经刺激治疗是否正在提供所需的响应。
该系统可被设计为刺激神经交通(当刺激迷走神经时提供副交感响应)，或抑制神经交通(当抑制迷走神经时提供交感响应)。多种实施方案递送单向刺激或神经中的一些神经纤维的选择性刺激。根据多种实施方案，如上面所图示和所述，该装置适于将神经刺激作为电刺激递送。可使用用于递送神经刺激的其他元件。例如，一些实施方案使用换能器，从而使用其他类型的能量诸如超声、光、磁或热能来递送神经刺激。
本领域普通技术人员应该理解，本文所示和所说明的模块和其它电路可以使用软件、硬件、以及硬件与软件的组合来实现。因此，术语模块和电路，例如，旨在包括软件实现、硬件实现、以及软件和硬件实现。
本公开内容中图示的方法不意欲排除本发明主题范围内的其它方法。在阅读并理解本公开内容后，本领域普通技术人员应该理解本发明主题范围内的其它方法。上述实施方案以及图示说明的实施方案的各部分，不一定是相互排斥的。这些实施方案或其部分可进行组合。在多个实施方案中，这些方法使用嵌入在载波或传播信号中的计算机数据信号来实现，该计算机数据信号代表一系列指令，当由一个或多个处理器执行时，其使(多个)处理器分别执行各个方法。在多个实施方案中，这些方法作为包含在计算机可访问介质中的能够引导处理器执行各个方法的一组指令来实现。在多个实施方案中，介质是磁介质、电介质或光学介质。
上述详细说明旨在是说明性的，而非限制性的。在阅读和理解上述描述后，其它实施方案对于本领域技术人员将是显而易见的。因此，本发明的范围应参照附带的权利要求以及此权利要求有权请求的等效形式的全部范围来确定。

Claims (25)

1.一种可植入医疗装置，其用于从肺动脉内刺激自主神经靶位，所述可植入医疗装置包括：
至少一个电极；
电源；
神经刺激器，其连接到所述电源，并且被配置为生成用于通过所述至少一个电极递送至所述神经刺激靶位的神经刺激信号；和
锚定结构，其被配置为长期地和稳固地将所述神经刺激器、所述电源和所述至少一个电极植入在所述肺动脉内。
2.如权利要求1所述的装置，其中所述锚定结构、所述神经刺激器、所述电源和所述至少一个电极被配置为通过肺动脉瓣植入至所述肺动脉内，并且所述神经刺激器被配置为当长期植入在所述肺动脉内时工作以实施神经刺激方案，而不需要经过所述肺动脉瓣的导线连接。
3.如权利要求1所述的装置，其中所述神经刺激器包括控制系统，所述控制系统被配置为实施所述神经刺激方案。
4.如权利要求1所述的装置，其中所述神经刺激器包括通信模块，所述通信模块适于从所述肺动脉外的控制器无线接收指令以实施所述神经刺激方案。
5.如权利要求1所述的装置，还包括：
压力传感器或心率传感器，所述压力传感器被配置为传感肺动脉压，所述心率传感器被配置为传感心率；和
所述神经刺激器连接到所述压力传感器或心率传感器，并且被配置为基于传感到的肺动脉压或传感到的心率控制所述神经刺激方案。
6.如权利要求5所述的装置，其中所述神经刺激器被配置为从传感到的肺动脉压推导出心率。
7.如权利要求1所述的装置，其中所述神经刺激器被配置为实施所述神经刺激方案以：
传感至少两种指示自主健康的生理参数，所述生理参数可用作用于递送神经刺激的控制输入，其中所述至少两种参数对所述自主健康的变化具有不同的时间响应，使得第一生理参数提供比第二生理参数更急促的自主健康的指示；
使用所述至少两种生理参数生成综合指数，包括至少部分地基于所述至少两种生理参数的每一参数的时间响应对每一生理参数进行加权；以及
使用所述综合指数来控制所述神经刺激的递送。
8.如权利要求7所述的装置，其中所述神经刺激器被配置为使用选自下列参数组成的组的至少两种参数来生成所述综合指数：心率参数，阻抗参数，和肺动脉压参数。
9.如权利要求1所述的装置，其中所述锚定结构，所述神经刺激器和所述至少一个电极被配置为递送神经刺激，所述神经刺激被靶向以刺激所述肺动脉中的压力感受器。
10.如权利要求1所述的装置，其中所述电源包括可再充电电池，和用于无线再充电所述可再充电电池的设备。
11.如权利要求1所述的装置，其中所述至少一个电极与所述锚定结构整体地形成。
12.一种用于刺激肺动脉中压力感受器的系统，包括：
用于传感至少一种生理参数的设备；和
至少一个肺动脉装置，其被配置为通过所述肺动脉中的肺动脉瓣递送，其包括：
用于为所述至少一个肺动脉装置提供电能的电源；
用于从所述肺动脉内刺激自主神经靶位的设备；和
用于长期地和稳固地将所述至少一个肺动脉装置植入在所述肺动脉内的设备；和
用于响应于传感到的生理参数实施神经刺激治疗的设备。
13.如权利要求12所述的系统，还包括用于进行起搏治疗的设备，用于进行抗心动过速治疗的设备，或用于进行心脏再同步治疗的设备。
14.如权利要求12所述的系统，其中所述用于传感的设备包括被配置为长期地植入至所述肺动脉中的肺动脉压传感器。
15.如权利要求14所述的系统，其中所述至少一个肺动脉装置包括所述肺动脉压传感器。
16.如权利要求12所述的系统，其中所述用于传感的设备包括用于传感心率、阻抗、心音、呼吸、血流、体位或活动的设备。
17.如权利要求12所述的系统，其中所述用于传感的设备包括用于使用所述肺动脉外的可植入传感器传感的设备，并且所述至少一个肺动脉装置包括用于从所述肺动脉内到所述肺动脉外的可植入传感器无线通信的设备。
18.如权利要求12所述的系统，其中所述至少一个肺动脉装置包括第一装置和第二装置，所述第一装置被配置为植入在右肺动脉中，并且所述第二装置被配置为植入在左肺动脉中，其中所述第一和所述第二装置包括用于彼此通信的设备。
19.如权利要求12所述的系统，其中所述用于实施神经刺激治疗的设备包括用于刺激所述肺动脉内的压力感受器以治疗心力衰竭、缺血、心律失常或高血压的设备。
20.如权利要求12所述的系统，其中所述用于实施神经刺激方案的设备包括：
用于传感至少两种指示自主健康的生理参数的设备，所述生理参数可用作用于递送神经刺激的控制输入，其中所述至少两种参数对所述自主健康的变化具有不同的时间响应，使得第一生理参数提供比第二生理参数更急促的自主健康的指示；
用于使用所述至少两种生理参数生成综合指数的设备，包括至少部分地基于所述至少两种生理参数的每一参数的时间响应对每一生理参数进行加权；和
用于使用所述综合指数控制所述神经刺激的递送的设备。
21.如权利要求12所述的系统，其中所述用于当长期地植入在所述肺动脉内而无经过所述肺动脉的导线连接时实施神经刺激方案的设备包括用于控制来自所述肺动脉内的神经刺激的设备或用于控制来自所述肺动脉外的神经刺激的设备。
22.一种方法，包括：
传感至少一种生理参数；以及
使用长期植入在所述肺动脉内的神经刺激器刺激神经靶位，包括当所述神经刺激器长期地植入在所述肺动脉内而不使用经过所述肺动脉瓣的导线连接时响应于传感到的生理参数实施神经刺激治疗。
23.如权利要求22所述的方法，其中实施神经刺激治疗包括：
传感至少两种指示自主健康的生理参数，所述生理参数可用作用于递送神经刺激的控制输入，其中所述至少两种参数对所述自主健康的变化不同的具有时间响应，使得第一生理参数提供比第二生理参数更急促的自主健康的指示；
使用所述至少两种生理参数生成综合指数，包括至少部分地基于所述至少两种生理参数的每一参数的时间响应对每一生理参数进行加权；以及
使用所述综合指数来控制所述神经刺激的递送。
24.如权利要求22所述的方法，其中传感包括从所述肺动脉内传感肺动脉压，并且刺激包括刺激肺动脉压力感受器。
25.一种方法，包括：
传感至少一种生理参数；以及
使用长期植入在肺动脉内的神经刺激器刺激神经靶位，包括当所述神经刺激器长期地植入在所述肺动脉内时响应于传感到的生理参数实施神经刺激治疗，
其中实施神经刺激治疗包括
传感至少两种指示自主健康的生理参数，所述生理参数可用作用于递送神经刺激的控制输入，其中所述至少两种参数对所述自主健康的变化具有不同的时间响应，使得第一生理参数提供比第二生理参数更急促的自主健康的指示；
使用所述至少两种生理参数生成综合指数，包括至少部分地基于所述至少两种生理参数的每一参数的时间响应对每一生理参数进行加权；以及
使用所述综合指数来控制所述神经刺激的递送。
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